Формирователь тока электромагнита

11938229 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАН ИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл. 6 01 В 33/12 с присоединением заявки ЭЙ 3 Ъоударстасалый комитет СССР оо делам кэобретеккй и отхрыткйДата опубликования описания 23. ОЬ. 82. к В. Н. Сопляченко, В,С,Земченков и А.Г.Попов(72) Авторы изобретения(71) Заявитель Саратовский политехнический институт,54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТОКА ЭЛЕКТРОМАГНИТА 1Изобретение относится к измерению физических величин, в частностик устройствам формирования токаэлектромагнита в установках для регистрации цикла перемагничивания5магнитотвердых материалов.Известен источник постоянного тока для питания пермеаметра, содержащий генератор постоянного така,обмотка возбуждения которого питается от электромашинного усилителя сжесткой отрицательной обратной связьюпо напряжению генератора, задающийкруговой потенциометр с приводомот нереверсируемого электродвигателя с регулируемой скоростью для изменения формы и частоты испытательного напряжения, круговой реостат сприводом ползунка от укаэанногодвигателя, Вход электромашинного усилителя согласован с выходомзадающего кругового потенциометрачерез двухтактный магнитный усилитель 11,2Однако рупное регулирование скорости электродвигателя для изменения формы и частоты испытательного напряжения увеличивает трудоемкость и длительность измерения характеристик.Известен источник питания намагничивающих катушек электромагнита,содержащий управляемый источник тока, соединенный с задающим потенциометром, движок которого через редуктор связан с исполнительным двигателем. В схеме предусмотрена электромеханическая обратная связь, пред-. ставляющая собой тормозное устройство, воздействующее на исполнительный двигатель. Тормозное устройство управляется усилителем по сигналу катушки индуктивности - датчика магнитной индукции 2;1.Однако большая постоянная времени цепи обратной связи и малая ее эффективность не позволяет выдержать постоянную скорость изменения8229 3 93 магнитной индукции в испытуемом образце в течение .цикла намагничива" ния и перемагничивания, Поэтому при измерении магнитных характеристик испытуемого образца точность измере ний физических величин снижается и длительность регистрации цикла перемагнячивания образца увеличивается. Кроме того, использование задающего потенциометра со скользящим контактом приводит к колебаниям тока электромагнита, а вследствие этого скорость изменения магнитной индукции в испытуемом образце не постоянна.Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается .тем, что в формирователь тока электромагнита, содержащий последовательно, соединенные датчик и первый усилитель, последовательно соединенные исполнительный двигатель и редуктор, а также последовательно соединенные магнитный и второй усилител в него дополнительно введены подклю" ченные к выходу первого усилителя диодный детектор. и компараторсвязанный с исполнительным двигателем, последовательно соединенные со вторым.выходом диодного детектора эмиттерный повторитель, оптрон и операционный усилитель, подключенный ко входу магнитного усилителя. а также последовательно соединные с, редуктором магнитная система и преобразователь Холла, подключенный к второму входу операционного усилителя. Причем преобразователь Холла помещен в диаметральный разрез статора магнитной системы, ротор которой за" креплен на выходном валу редуктора.На фиг. 1 представлена функциональная схема формирователя тока электромагнита; на фиг.2 представлена кинематичеекая схема формирователя тока электромагнита.Формирователь тока электромагнита (фиг.1 ) содержит датчик магнитной индукции - обмотку 1 индуктивности, первый усилитель 2, диодный детектор 3, компаратор 4, первый источник 5 питания, исполнительный двигатель 6, редуктор 7, второй источник 8 питания, магнитную систему 9, преобраЗователь 10 Холла, эмиттерный повторитель 11, резисторный 5 о 15 20 25 и30 35 до 45 5 О 55 оптрон 12, четвертый операционныйусилитель 13, второй магнитный )усилитель 14; третий (электромашин-ный) усилитель 15, электромагнит16, испытуемый образец 17. Обмоткаиндуктивности соединена с первымусилителем 2. Компаратор 4 образуетпервый канал отрицательной обратнойсвязи. Он соединен с диодным детектором 3 и первым источником 5 питания,Преобразователь 1 О Холла запитан отвторого источника 8 .питания и подключен к четвертому операционному усилителю 13. Эмиттерный повторитель 11и резисторный оптин 12 образуютвторой канал отрицательной обратнойсвязи и соединен с диодным детектором3 и четвертым (операционным ) усилителем 13 Четвертый (операционный)усилитель 13 через второй магнитный)усилитель 14 соединен с третьим1 электромашинным) усилителем 15, который соединен с электромагнитом 16.В зазоре электромагнита 16 помещениспытуемый образец 17. На образец 17помещена обмотка 1 индуктивности.Механическая схема формирователятока электромагнита (фиг.2) содержитисполнительный двигатель 6; редуктор7 и магнитную систему 9, Ротор магнитной системы 9 изготовлен из двухполярного постоянного магнита 18,жестко закрепленного на выходном валу редуктора 7. Статор магнитнойсистемы 9 имеет форму двух полуколец 1изготовленных из магнитомягкого материала, Полукольца установлены неподвижно с зазорами 19, В один иззазоров 19 введен преобразовательХолла 9,формирователь тока электромагнита работает следующим образом,Исполнительный двигатель 6 черезредуктор 7 приводит в движение двухполярный постоянный магнит 18 магнитной системы 9,. При этом междуполукольцами в зазоре 19 магнитныйпоток изменяется по синусоидальному закону. Преобразователь 10 Холла преобразует изменение магнитногопотока в электрический сигнал. Этотсигнал усиливается четвертым ( операционным ) усилителем 13, вторым( электромашинным ) усилителем 15, Навыходе третьего (электромвшинного).усилителя 15 образуется знакопеременное напряжение. Амплитуда напряжениязависит от величины магнитной индукинерционным и не обеспечивает плавности регулирования. Для устраненияинерционности регулирования применяется дополнительный канал отрицательной обратной связи, образованныйэмиттерным повторителем 11 и резисторным оптроном 12. На выходе эмиттерного повторителя 11 образуетсясигнал, пропорциональный скоростиизменения магнитной индукции испыту-.емого образца, 8 резисторном оптроне12 этот сигнал преобразуется в свето"вой поток. При увеличении сигналасветовой поток возрастает, а выходное сопротивление оптрона 12 уменьшается. При этом уменьшается коэффиентпередачи четвертого ( операционного )усилителя 13 и соответственно напряжения на выходе третьего усилителя15, Скорость изменения магнитногопотока уменьшается. Напряжение навыходе эмиттерного повторителя 11,световой поток в оптроне 12 уменьшается, а выходное сопротивление оптрона 12 возрастает. Коэффициент передачи четвертого усилителя 13 увеличится и напряжение на выходе третьего усилителя 15 возрастает. Эта цепьотрицательной обратной связи будетподдерживать гостоянство скоростиизменения магнитного потока безынерционно и плавно,Экономическая эффективность использования формирователя тока электромагнита в установках для регист-.рации цикла перемагничивания заключается в том, что этот формировательпозволяет автоматически поддерживать постоянную скорость изменения магнитной индукции в испытуемом образце.Это повышает точность измерениямагнитной индукции, сокращает длительность измерения и упрощает эксплуатацию установки для регистрации цикла перемагничивания, Так, напри-. мер, замена формирователя тока в установке ОП"Меркурий" на данный позволила существенно сократить длительность измерений. Производительность при этом возросла в 1,52 раза. Отпала также необходимостьв настройке формирователя перед измерением новой партии испытуемых образцов. формула изобретения формирователь тока электромагнита, содержащий последовательно сое 5 938229 6ции в системе 9, коэФфициента преобразования преобразователя 10 Холла и коэффициента передачи второго,третьего и четвертого усилителей14,15 и 13. При постоянном значенииамплитуды магнитной индукции, коэффициента преобразования и коэффициента усиления, амплитуда напряженияможет изменяться в широких пределахот нуля до максимального значения)изменением тока преобразователей 10Холла, запитанных от второго источ ника 8 питания. Это используетсядля установки амплитудного значениятока при испытании материалов с различным циклом перемагничивания.Частота напряжения зависит от скоростивращения исполнительного двигателя6 и передаточного отношения редуктора 7. Она может изменяться дискретно изменением передаточного отношения редуктора 7 и плавно за счет изменения напряжения первого источни"ка 5 питания.При испытании ферромагнитных материалов с помощью первого и второго источников 5 и 8 питания устанавливают частоту и амплитуду напряженияна выходе третьегоэлектромашинного)усилителя 15. Включают формировательтока электромагнита. При намагничивании испытуемогообразца 17 в зазоре электромагнита 16 происходит изменение магнитной индукции. На выходеобмотки 1 индуктивности образуетсяэлектрический сигнал, пропорциональный скорости изменения магнитной индукции. Этот сигнал усиливается первым усилителем 2 и после выпрямлениядиодным детектором 3 подается накомпаратор 4 и эмиттерный повторитель 11, Как только скорость изменения магнитной индукции превысит.заданный уровень, сработает компаратор 4 и выключит первый источник 5питания. Исполнительный двигатель 6остановится, Напряжение на выходетретьего усилителя 15 перестанетизменяться. Сигнал на выходе датчика1 магнитной индукции уменьшится. Ком 50паратор 4 переключится в исходноеположение и включит исполнительныйдвигатель 6. Цикл намагничивания и .перемагничивания будет продолжаться,Ф,Канал отрицательной обратной связи,образованной диодным детектором 355и компаратором 4 осуществляет позиционное регулирование скорости изменения магнитной индукции, является1 О диненные датчик и первый усилитель, последовательно соединенные испытательный двигатель и редуктор, а также последовательно соединенные магнитный и второй усилители, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с . целью повышения точности, в него дополнительно введены подключенные к выходу первого усилителя диодный детектор и компаратор, связанный с исполнительным двигателем, последовательно соединенные с вторым выходом диодного детектора эмиттерный повторитель, оптрон и операци"ч онный усилитель, подключенный к . входу магнитного усилителя, а так" же последовательно соединенные с редуктором магнитная система и преобразователь Холла, подключенныйквторому входу операционного усилителя.2. Формирователь по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что преобразователь Холла помещен в диаметральныйразрез статора магнитной системы,ротор которой закреплен на выходномвалу редуктора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 176629, кл. 6 01 й 3312, 1960.2, Шихин А.Я. автоматические магнитоизмерительные системы. И "Энергия", 1977, с. 19-20,,.Редактор: А.Шандор Техред С.Мигунова Корректор Г.ОгарЗаказ 4455/70 Тираж 717 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауаская наб., д, Ы 5 Филиал ППП патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4